Процессор

Центра́льный проце́ссор (ЦП; также центральное процессорное устройство — ЦПУ; англ. central processing unit, CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блоклибо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. 

Команда программы поступает в процессор по шине данных и декодируется, т.е. определяется, какие действия необходимо выполнить и какие данные для этого требуются.

 

Данные запрашиваются из оперативной памяти, для этого по шине адреса передаются их адреса, а по шине управления — сигнал на считывание.

Считанные данные передаются в процессор по шине данных.

 

Декодированная команда и данные передаются в АЛУ (арифметико-логическое устройство), где отдельно обрабатываются целочисленные данные, и отдельно — данные в форме чисел с плавающей запятой.

 

Результаты обработки передаются по шине данных в оперативную память, одновременно по шине адреса передаются адреса ячеек памяти, куда данные необходимо записать, а по шине управления передаётся сигнал на запись.

 

Быстродействие процессора существенно больше быстродействия оперативной памяти, поэтому процессор часть времени простаивает в ожидании данных. Чтобы этого не происходило, в современные компьютеры встроена более быстрая, чем оперативная память, кэш-память.

 

Кэш-память разделена на два уровня:

1. В кэш-память второго уровня считывается из оперативной памяти очередная порция команд и данных.

2. Кэш-память первого уровня разделена на две части, в одну часть считываются наиболее нужные процессору данные, а в другую часть — наиболее нужные процессору команды.

 

 

В первых компьютерах процессоры были громоздкими агрегатами, занимавшими целые шкафы и даже комнаты, и были выполнены на большом количестве отдельных компонентов.

 

С начала 70-х годов ХХ века все необходимые компоненты ЦП размещают в одной полупроводниковой микросхеме — БИС или СБИС (больших или сверхбольших интегральных схемах). 

БИС — плоская полупроводниковая пластина размером примерно 20x20 мм, заключённая в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов).

Например, процессор Intel Core 

2 Duo с 4 МБ кэш-памятью состоит из около 291 миллиона функциональных элементов, размеры которых составляют всего около 0,13 микрон (1 микрон = 10−6 м).

 

Производительность процессора является его интегральной характеристикой и характеризует скорость выполнения приложений.

Производительность процессора прямо пропорциональна разрядности процессора, его частоте, а также количеству команд, выполняемых за один такт: Производительность ≈ Разрядность х Частота х  Кол−во команд за такт.

 

Частота соответствует количеству тактов обработки данных, которые процессор производит за 1секунду.
С момента появления первого процессора частота процессоров увеличилась в 37000 раз (с 0,1 МГц до 3700 МГц).
Однако увеличение производительности процессоров за счёт увеличения частоты имеет свой предел из-за тепловыделения.

Для отвода тепла от процессора применяют массивные воздушные системы охлаждения (кулеры).

  

 

Кулер для процессора

                     

Самый первый процессор Intel 4004 (1971 год)       Современный процессор Intel Core 2 Duo (2007 год)

 

 

Разъём для установки процессора.